【導讀】當dang下xia，隨sui著zhe數shu字zi化hua的de發fa展zhan，傳chuan感gan器qi設she備bei的de升sheng級ji也ye取qu得de了le巨ju大da進jin展zhan。十shi多duo年nian前qian，全quan模mo擬ni傳chuan感gan器qi設she備bei仍reng然ran是shi主zhu流liu。要yao實shi現xian高gao精jing度du的de傳chuan感gan，必bi須xu進jin行xing線xian性xing化hua校xiao正zheng與yu溫wen度du補bu償chang等deng工gong作zuo，但dan在zai全quan模mo擬ni配pei置zhi中zhong進jin行xing上shang述shu校xiao正zheng和he補bu償chang是shi一yi項xiang艱jian巨ju的de任ren務wu。

然而，隨著MCU和ADC的普及，一種可通過數字信號處理方便地進行線性化校正與溫度補償的高精度傳感器設備問世了。

近幾年，傳感器設備更是不斷發展
，已經能夠在一個傳感器設備上安裝多個傳感器
，信號處理也變得越來越複雜。

圖1 全模擬配置的傳感器設備

圖2 使用ADC和MCU的傳感器設備

在(zai)這(zhe)些(xie)不(bu)斷(duan)進(jin)化(hua)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)設(she)備(bei)中(zhong)，瑞(rui)薩(sa)近(jin)年(nian)來(lai)比(bi)較(jiao)關(guan)注(zhu)的(de)是(shi)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。例(li)如(ru)
，力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)安(an)裝(zhuang)在(zai)機(ji)械(xie)臂(bi)前(qian)端(duan)，用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)載(zai)荷(he)和(he)扭(niu)矩(ju)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，結(jie)構(gou)體(ti)上(shang)安(an)裝(zhuang)有(you)應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)。結(jie)構(gou)體(ti)受(shou)力(li)時(shi)，應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)將(jiang)被(bei)拉(la)伸(shen)或(huo)壓(ya)縮(suo)。通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)其(qi)拉(la)伸(shen)或(huo)壓(ya)縮(suo)量(liang)進(jin)而(er)可(ke)測(ce)量(liang)出(chu)載(zai)荷(he)和(he)扭(niu)矩(ju)。

圖3 六軸力傳感器的結構

六軸力傳感器總共安裝有6個應變傳感器，X/Y/Z這3個軸的載荷和各軸的扭矩彙總計算後即可獲得6個軸的測量結果。載荷F和扭矩T根據應變S按如下行列式計算。

為(wei)了(le)快(kuai)速(su)準(zhun)確(que)地(di)控(kong)製(zhi)機(ji)械(xie)臂(bi)，需(xu)要(yao)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)精(jing)準(zhun)的(de)應(ying)變(bian)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)和(he)矩(ju)陣(zhen)運(yun)算(suan)。此(ci)外(wai)，關(guan)鍵(jian)是(shi)基(ji)板(ban)麵(mian)積(ji)需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)在(zai)可(ke)安(an)裝(zhuang)在(zai)機(ji)械(xie)臂(bi)頂(ding)端(duan)上(shang)的(de)尺(chi)寸(cun)範(fan)圍(wei)內(nei)。

要應對這些課題
，RX23E-A或許是最佳的選擇。RX23E-A是一款單芯片MCU產品，其內部搭載了可實現低噪聲/低漂移的AFE以及具有出色的DSP/FPU運算能力的RXv2內核，並專門針對力傳感器進行了配置。本次發布的應用指南總結了基於RX23E-A的六軸力傳感器測量實例，下麵對其結果進行介紹。

圖4 基於RSSK-RX23E-A評估板的六軸測力係統

測力誤差在±0.25%滿量程以內，扭矩測量誤差在±1%以內
，因此可以確認本次所使用的力傳感器能夠在規格範圍內進行測量。

表1 規格和評測結果

圖5 非線性誤差評測結果

評估版

本次評測使用瑞薩的Renesas Solution Starter Kit（RSSK-RX23E-A）評估板進行。用戶可以將配套的樣例程序寫入RSSK，進行力傳感器測量。還可以利用RSSK配套的PC工具，實時查看力傳感器的測量結果。

原創：KeisukeMatsumoto，來源：瑞薩電子

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